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关键词：膜肺；中枢神经系统；羊
【摘要】 目的：本研究利用羊实验模型自身对照，观察膜肺(ECMO)治疗对中枢神经系统的影响。方法：实验羊在ECMO条件下体外循环3～4h，实验结束后结扎右颈总动脉和右颈静脉。ECMO实验前及实验后两周观察以下指标：动物的一般表现及体征，脑电图，羊脑大体及病理检查。结果：ECMO治疗后动物的一般表现及体征无明显异常；ECMO前、后脑电图均以广泛的θ、δ波为主，双侧对称；实验羊脑大体两侧无明显异常，左右脑的重量分别为44.3±2.6g和46.6±2.2g(P>0.05)。显微镜下发现部分动物脑组织局部有微小软化灶，但病变部位及颈部血管结扎无一定关系。结论：ECMO治疗及一侧颈总动脉结扎对中枢神经系统无明显影响。
The effect ofextracorporeal membrane oxygenation(ECMO)on the central nervous system in sheep
Xu Guangzhi，Song Guowei，Ganxiaozhuang，et al.
(Capital Institute of Pediatrics，Beijing 100020)
【Abstract】 Objective：Tostudy the effects of ECMO on the central nervous system by using the ovine model with eachanimal serving as its own control.Methods：After 3～4 hours extracoporeal circulationthe sheep were weaned from ECMO followed by ligation of the right common carotid arteryand internal jugular vein. General physiologic condition of the animal，EEG andcerebral pathological change were assessed pre-ECMO and/or during two weeks after ECMO.Results：Noremarkable change in general physiologic condition and EEG was observed after undergoingECMO.The weight of right and left cerebral hemispheric were 44.3±2.6g and 46.6±2.2g(P>0.05)，respectively.Althoughlocal brain micro-lesion was observed under microscope in part of animals，the locationof the micro-lesion was not related to the ligation of the right common carotid artery.Conclusion：Onesided common artery ligation might not cause brain injury in ECMO-treated sheep.
【Key words】 Extracorporeal membrane oxygenation Centralnervous system Sheep
膜肺(extracorporeal membraneoxyenation， ECMO)自70年代以来在抢救危重的呼吸、循环衰竭的患儿已收到良好效果，特别是在新生儿使用ECMO治疗各种不同原因所致呼吸衰竭，总有效率由20%提高到80%的可观成绩[1] 。ECMO治疗根据体外循环路线不同可分两类：1)静脉—静脉路线，2)静脉—动脉路线。后者是最经典的ECMO体外循环方式，静—动路线需要永久的结扎右颈总动脉[2] ，结扎后是否影响脑的血液供应，造成脑功能障碍及永久性神经系统后遗症是人们十分关注的问题。本研究利用羊试验模型自身对照，观察ECMO治疗对中枢神经系统的影响。
1 材料和方法
1.1ECMO实验动物
健康绵羊11只，体重21.5±5.0kg，体外循环采用静脉—动脉通路，动物麻醉后，气管插管接呼吸机，右颈内动脉、颈总动脉插管后连接到预充好的体外循环装置。ECMO体外循环(80～100ml*min-1 *kg-1 )运行3～4h终止，实验结束后结扎右颈总动脉和右颈静脉[3] 。
1.2 观察指标
ECMO术前及术后两周观察以下指标，以确定ECMO过程对中枢神经系统的影响。
①一般表现及体征：精神状态、进食、活动及肢体运动情况。
②脑电图：术前及术后2周各做一次，做前用10%水合氯醛镇静，按2～3ml/kg每次注入胃或灌肠。脑电图机用日本岛津4481K电极按国际脑电图学会标定10/20系统放置，共做八个导联及双导，描记20～30min。
③羊脑大体及病理：ECMO治疗后2周做脑电图，然后将羊处死，取脑观察大体变化，测左右脑重量。常规固定，分别取额叶、顶叶、枕叶、颞叶、丘脑、小脑、中脑、脑桥、橄榄、延髓做切片，在显微镜下检查脑组织的病理变化。
2 结 果
11只羊经ECMO治疗后，精神状态良好，进食正常，活动自如，无肢体瘫痪。
表1 实验羊脑组织切片病理观察结果
| 动物 编号 | 顶叶 | 额叶 | 颞叶 | 枕叶 | 大脑 | 小脑 | 中脑 | 桥脑 | 延髓 | |||||||||
| 左 | 右 | 左 | 右 | 左 | 右 | 左 | 右 | 左 | 右 | 左 | 右 | 左 | 右 | 左 | 右 | 左 | 右 | |
| 1 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 2 | - | - | 软 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 3 | - | 脓 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 4 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 5 | 软 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 6 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 7 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 8 | - | - | - | 软 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 9 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 10 | 软 | 软 | - | - | 软 | 软 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 11 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
脓肿。实验羊脑肉眼观察两侧无明显异常(见图1)，左右脑的重量分别为44.3±2.6g和46.6±2.2g(P>0.05)。镜下检查6只正常，5只异常，其中4只局部有微小软化灶，1只有脓肿。病灶分别位于左脑2例，右脑1例，全脑1例(见表1)。双侧脑形态结构基本一致。
图1 ECMO术后二周，实验羊脑两侧均无明显改变。
11只羊中有1只在术后2周做脑电图过程中水合氯醛镇静时意外死亡，其它10只羊术前、术后脑电图均以广泛的θ、δ波为主，双侧对称。ECMO治疗后羊脑电图未见散在或阵发性慢波、高幅尖波、棘波、棘慢波(见表2)。提示结扎右颈总动脉后未造成右脑的严重缺血性改变。
表2 实验羊膜肺治疗前后EEG表现
| 羊号 | 术 前 | 术 后 |
| 1 | 广泛θ、δ波，双侧对称 | 广泛θ、δ波，双侧对称 |
| 2 | θ、δ波为主，双侧对称 | 广泛θ、δ波，基本对称 |
| 3 | β波为主，双侧对称 | 广泛θ、δ波，双侧对称 |
| 4 | 广泛θ、δ波，双侧对称 | 广泛θ、δ波，双侧对称 |
| 5
| θ波为主，双侧对称 | θ波为主，但波幅稍低，基本对称 |
| 6 | 低幅θ波，双侧对称 | 低幅θ波，基本对称 |
| 7 | 低幅θ波，双侧对称 | θ波为主，基本对称 |
| 8 | 广泛12-25c/s，双侧 对称 | 广泛12-26c/s，基本对称 |
| 9 | θ波为主，双侧对称 | θ波为主，基本对称 |
| 10 | 低波幅θ波，双侧对称 | 少量θ波，基本对称 |
3 讨 论
膜肺(ECMO)主要用于治疗严重的呼吸衰竭和心力衰竭的病儿，因为一旦肺功能受到严重的损害时，呼吸机亦将无能为力，这时ECMO可承担气体交换的任务，使肺处于休息状态，为患儿康复争取到宝贵的时间。应用ECMO静脉-动脉通路需要结扎一侧颈总动脉，结扎后能否会对中枢神经系统有一定的影响，特别是结扎侧脑的血液供应是否受到影响，造成脑功能障碍?本研究通过ECMO治疗后观察试验动物的精神状态，进食及活动情况等系列表现，特别是2周后将羊处死，测量两侧脑的重量，显微镜下组织学检查，结果表明结扎侧脑组织未发现任何缺血、缺氧性的改变，双侧脑的结构无差异。羊脑的血液供应与人脑相似，颈内动脉和椎动脉在大脑底部形成Willis氏环[4] 。单纯的结扎一侧颈动脉不会造成同侧脑组织病理改变，只有同时缺氧才能在结扎侧造成脑缺氧缺血性改变[5] 。尸检中部分羊脑组织有微小软化灶，其中左脑2例、右脑1例，全脑1例(见表1)，表明脑部病变与结扎颈部动脉无明显关系，造成局部微小软化灶的原因可能与ECMO体外循环过程中微小栓子的形成有关，该结果提示ECMO中把握好循环血液肝素化程度的重要性。1例局部脓肿的形成的原因推断可能与ECMO中手术过程感染有关。
11只羊术前、术后均做脑电图自身对照检查，其结果见表2，脑的两侧波基本对称，均以广泛θ、δ波为主。结扎侧脑未见散在和阵发性漫波、尖波、棘波、棘慢波出现。脑电图有影像学所不能替代的作用，即在脑缺血的早期就有表现[6，7] 。本试验脑电图检查结果表明，结扎颈总动脉侧的脑组织未见明显缺血性改变。
综上所述，使用ECMO治疗后的尸检羊脑大体、镜下所见及术前术后脑电图的检查未有提供右颈总动脉结扎后右脑半球损伤的证据。有资料表明，在人的大脑经右颈动脉结扎后，中脑动脉的分布区立即建立起侧支循环，几分钟内恢复到结扎前的水平。静脉-动脉体外循环对脑的功能未见明显损害，以上观察结果同文献报道临床应用结果相一致。
本项目受卫生部(94-1-286)及北京市科委(951851000)资助
作者单位：马广松(100020北京，首都儿科研究所)
孙丽萍(100020北京，首都儿科研究所)
李惠(100020北京，首都儿科研究所)
参考文献
1，Shorh BL.Clinica useof ECMO.in Boynton BR，Calo WA，Jobe AH，eds.New therapies for neonanal respiratoryfailure.New York：the Press Syndicate of the University of Cambridge，1994.324～336
2，宋国维.膜肺技术及其在儿科的临床应用.世界医疗器械，1997，3：18.
3，宋国维，甘小庄，黄伟雄，等.体外膜肺的动物实验研究.中华儿科杂志，1998，36：594.
4，Edelman NH，Epstein PC，Herniack NS，et al.Control of cerebral blood flow in thegoat；role of the carotid rete.Am J Physiology，1972，223：615.
5，吴婉芳.建立新生儿缺氧缺血性脑病动物模型.新生儿杂志，1996，6：265.
6，李志平.小儿急性偏瘫的脑电图表现.临床脑电图杂志，1996，3：182.
7，邬秀娣.240例脑梗塞脑电图的阳性标准分析.临床脑电图杂志，1997，3：138.
收稿：1999-11-29 ，修回：2000-03-03 , 百拇医药